基于逆向教学设计促进高中物理结构化学习

摘    要：课程内容结构化要落实到学生的结构化学习中，才能真正培育学生的学科核心素养。结构化学习是获得大概念和促进深度学习的过程，能让学生达成知识结构化、思维结构化、实践结构化，它需要教师的结构化教学和持续评价，而逆向教学设计有助于其实现。在具体教学中，教师可基于逆向教学设计的逻辑和内涵，综合课程标准、教材内容和学情确定结构化的学习目标，收集学生学习表现方面的证据并进行综合分析和论证以确定结构化的评价任务，再根据前两者确定学习过程中的重要环节并以学生为中心设计结构化的学习活动。

关键词：结构化学习；逆向教学设计；高中物理教学

《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》提出：“通过课程内容结构化，促进学科核心素养的落实。”《义务教育课程方案（2022年版）》也提出：“加强课程内容的内在联系，突出课程内容结构化，探索主题、项目、任务等内容组织方式。”可见，课程内容结构化是新课改的重要要求。而在具体的教学过程中，课程内容结构化要落实到学生的结构化学习中，如此才能真正培育学生的学科核心素养。那么，什么是结构化学习？如何促进结构化学习？笔者试结合具体内容作详细阐述。

一、结构化学习的内涵

布鲁纳认为：“务必使学生理解学科的基本结构，学习这种基本结构就是学习事物之间是怎样相互关联起来，这是教育过程的核心，即用基本的和一般的观念来不断扩大和加深知识。”［1］由此可见，结构化学习的核心就是不断建立事实和概念之间的关联，不断抽象进阶，建立具有广泛统领作用的观念，然后迁移应用观念解决新情境中的问题，不断加深和扩展对一般观念的理解［2］。因此，我们可认为结构化学习就是获得大概念和促进深度学习的过程。那么，结构化学习能让学生形成哪些维度的结构化？

首先是知识结构化。埃里克森等人认为知识结构是从事实到概念再到原则最后到理论的过程［3］。知识结构化是结构化学习的基础，包括符号关联、逻辑关系和概念整合三个层次。

其次是思维结构化。基于SOLO分类评价理论，思维结构化就是从单点和多点结构，逐渐向关联结构和抽象拓展结构进阶，这个过程需要批判性反思的支撑，最终结果是生成意义。思维结构化是结构化学习的核心，包括思维进阶、批判反思和意义生成三个层次。

最后是实践结构化。它指向迁移应用，需要通过情境实现主体与环境的交互，提升解决真实问题的能力。实践结构化是结构化学习的追求，包括情境链接、具身体验和问题解决三个层次。

知识结构化、思维结构化和实践结构化构成结构化学习“三位一体”的框架［4］，具体如表1所示。

二、逆向教学设计对促进结构化学习的作用

逆向教学设计是“以终为始”的设计模式，即从教学最终输出倒推输入内容和方式，寻求达成学习目标的最佳进阶路径与策略。逆向教学设计作为一种重要的教学思维方式和设计框架，回答了教学中的三个基本问题：“我要带领学生去哪里（目标）？我的学生现在到哪里了（评价）？接下来怎么走（活动）？”威金斯和麦克泰格将其分为三个阶段：首先，从课程标准和学情出发确定合理的学习目标；其次，设计挑战性任务作为评估目标达成的证据；最后，开发促进体验、探究、论证、迁移和反思的学习活动［5］。

学生的结构化学习需要教师的结构化教学和持续评价，而逆向教学设计有助于其实现。

首先，逆向教学设计以明确的预期结果倒推学习活动和方式，将教学的各个环节串联成一个逻辑连贯的整体，剔除无用、无效和无意义的环节，让学生感觉到知识的学习和思维的进阶是环环相扣和紧密关联的，从而优化学习的路径，使得知识结构、思维结构和实践结构更加清晰。

其次，逆向教学设计以大概念为中心，将零散的事实、问题、活动和概念整合在一起，形成金字塔形的知识结构，这个过程需要借助结构化问题的驱动，构建“1+X”问题群，即以核心问题为统领、以辅助问题为支撑［6］。知识结构化是思维结构化的载体和实践结构化的基础。

最后，逆向教学设计强调持续性的评价反馈，评价的过程就是结构化学习的过程。评价基于教学目标，又引导学习活动。当通过评价发现学生没有达到预期目标时，教师需及时调整教学节奏和策略，从而真正实现“以学生的学习为中心”，实现“教—学—评”一体化。

三、基于逆向教学设计促进结构化学习的实施

基于逆向教学设计的逻辑和内涵，可知学习目标的结构化、评价任务的结构化和学习活动的结构化是促进结构化学习的核心。下面以人教版普通高中教科书《物理》选择性必修第三册第四章第二节《光电效应》教学为例进行分析。

（一）学习目标的结构化

在逆向教学设计中学习目标的确定是核心，而学习目标也是评价目标，其确定需要基于课程标准、教材内容和学情综合考虑，即学习目标本身就是结构化的产物，是对“学什么”“怎么学”“学到什么程度”三个问题进行清晰的界定。学习目标的设计不仅要统领所学内容知识的结构化，而且要阐述思维和实践的结构化。

《普通高中物理课程标准（2017年版2020 年修订）》对“光电效应”的内容要求是：“通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。”联系教材内容和学情，该内容要求可以如是具体化：（1）通过演示实验或分组实验，让学生观察并记录光电效应现象；（2）能用爱因斯坦的光电效应方程解释光电效应现象，理解方程的重要意义；（3）基于光电效应方程，并综合光的干涉和衍射等现象，理解光具有波粒二象性的本质。

对学生来说，《光电效应》一节的学习比较困难。这节课需要实现从经典理论到量子理论的跨越，既有带电粒子在电场中的运动问题，又有滑动变阻器的分压式接法，整合了电场和电路的知识，涉及的内容比较多。同时，光电效应既是对普朗克观点的继承、超越，又是对能量守恒定律的深化，需要设计结构化的学习目标来统领教学内容和过程。具体的操作策略为：首先，分析课程标准并通读教材内容，找出核心概念和教材中陈述的关键内容，将它们整合作为知识层面的目标；其次，诊断学生的思维起点，理清需要分析、综合和批判性思考的内容，将它们显性化，作为思维层面的目标；最后，综合应用所学内容解决实际问题，作为实践层面的目标。综合以上认识，可形成如下结构化学习目标。

目标1：能仔细观察实验，认识光电效应现象。通过观察不同的光照射锌板的不同现象，知道发生光电效应现象需要具备一定的条件。

目标2：能猜想影响光电子发射的因素，尝试设计实验验证猜想，并进行实验探究得出影响光电效应的因素，进而归纳得出光电效应的规律。

目标3：知道逸出功的概念，尝试用电磁经典理论解释光电效应现象的实验规律，体会用经典理论解释光电效应的困难，认识到提出新理论的必要性。

目标4：理解爱因斯坦的光电效应方程及其意义，能应用其解释光电效应规律，认识光的波粒二象性本质，能反思研究过程，感受科学家在面对科学疑难时的创造性思维过程。

在如上结构化学习目标中，“目标1”和“目标2”主要是知识结构化的内容，“目标3”和“目标4”涉及思维结构化的内容，其中，“目标4”也涉及实践结构化。

（二）评价任务的结构化

评价在教学中发挥着诊断、导向、激励和反馈作用，评价活动主要通过评价任务来驱动。评价任务不仅是对学习结果的评定，而且是对学习起点的诊断和对学习过程的促进。在教学中，通过收集学生学习表现方面的证据并进行综合分析和论证，教师可及时地对学生的知识理解深度、思维层次和问题解决能力作出判断，然后采取有针对性的教学策略，为学生的结构化学习提供保障，进而实现以评促教、以评促学的目的。因此，针对具体的学习目标，教师需要设计对应的评价任务。评价任务结构化的策略为：首先，将学习目标作为评价目标，对目标涉及的内容和层次进行分解；其次，对每个分解后的层次设计相应的表现性评价任务；最后，对这些任务进行分析，将相同或相近的进行综合（合并和递进）。上述《光电效应》的四个结构化学习目标对应的评价任务如表2所示。

需要说明的是，每个目标都对应多个评价任务，它们内部之间是相互关联的。例如，“目标2”需要设计促进实验探究方面的表现性评价任务，也要设计促进归纳综合方面的评价任务，但它们又是相互关联的。另外，不同目标对应的评价任务之间也是有联系的，例如对光电效应的解释和分析表现，既可以判断学生对“目标2”的掌握情况，又是完成“目标3”的基础。

（三）学习活动的结构化

学习是一种复杂的脑力活动、完整的心理活动和意义的实践活动，学习活动要突出目的性、能动性和实践性。学习活动是为实现一定的学习目标而服务的，不同学习活动之间不是割裂的，而是有意义关联的。相对于知识、任务，活动直接关乎教与学的质量，因此，活动结构化的建构路径相当重要。学习活动要突出学生的主体地位，让学生能动地投入学习全过程中。学习活动本身就是学科实践过程，学生在实践中实现知识建构和意义建构，理解学科本质。

《光电效应》一节主要的学习活动有五个：认识光电效应现象；探究光电效应的实验规律；应用经典力学解释光电效应时的疑难；理解爱因斯坦的光电效应理论；验证光电效应方程与认识光的本质。这五个活动层层递进，包括“认识—探究—解释—理解—拓展”五个层次，是一个结构化的整体。活动结构化的策略为：首先，基于学习目标和评价任务，确定学习过程中的重要环节，这些环节是一个从低到高、由表及里的递进过程；其次，以学生为中心，设计每个环节的学习活动，每个环节内部的活动和不同环节之间的衔接活动要环环相扣、前后呼应；最后，分析是否能用一个情境或真实问题解决过程将这些活动串联起来。具体的活动内容如表3所示。

四、小结

学科核心素养是由结构化的内容转化而来的［7］。在当下这个“知识爆炸”和“信息雪崩”的时代，选取“少而精”的内容统整零散的事实和概念等，是课程内容结构化的必然选择［8］。课程内容结构化是宏观层面课程标准的要求，其落实需要中观层面的结构化教学和微观层面的结构化学习，而逆向教学设计从预期结果开始进行贯通分析，能很好地将目标、评价和活动整合在一起，实现“教—学—评”的一体化与知识、思维和实践的结构化。

参考文献：

［1］布鲁纳.教育过程［M］.邵瑞珍，译.北京：人民教育出版社，2023：20-21.

［2］张紫红，崔允漷.论课程内容结构化：内涵、功能与路径［J］.课程·教材·教法，2023（6）：4-10.

［3］埃里克森，兰宁.概念为本的课程与教学：培养核心素养的绝佳实践［M］.鲁效孔，译.上海：华东师范大学出版社，2018：89-92.

［4］童文昭，王后雄.促进知识结构化的循证教学：设计与实施［J］.现代远程教育研究，2024（1）：54-62，72.

［5］威金斯，麦克泰格.追求理解的教学设计：第二版［M］.闫寒冰，宋雪莲，赖平，译.上海：华东师范大学出版社，2017：18-21.

［6］刘晨艳.课堂提问的结构化：内涵、价值与策略［J］.教育理论与实践，2021（11）：54-57.

［7］郭元祥.指向核心素养的学习活动及其形态优化［J］.当代教育科学，2022（12）：9-16.

［8］吕立杰.课程内容结构化：教育现代化的议题［J］.教育研究，2023（4）：57-65.

*本文是江苏省教育科学“十四五”重点规划课题“指向深度学习的高中物理单元逆向设计与实施的研究”（课题编号：C-b/2021/02/80）及江苏省教育科学“十三五”重点资助规划课题“基于批判性思维的深度学习实践模型研究”（课题编号：R-a/2020/01）的阶段性研究成果。